《自然医学》：诊断1型糖尿病的便携式廉价芯片技术

最近，斯坦福大学医学院的科学家发明了一种廉价的便携式微芯片检测技术，可用于1型糖尿病的诊断，有望改善全世界的糖尿病患者护理，帮助研究人员更好地了解这种疾病。相关研究结果发表在2014年7月13日的《自然医学》（Nature Medicine）。

　　

生物通报道：最近，斯坦福大学医学院的科学家发明了一种廉价的便携式微芯片检测技术，可用于1型糖尿病的诊断，有望改善全世界的糖尿病患者护理，帮助研究人员更好地了解这种疾病。

研究人员在2014年7月13日的《自然医学》（Nature Medicine）描述了这种诊断方法，这种方法采用纳米技术，在医院设置外检测1型糖尿病。这种手持式微芯片可区别两种主要形式的糖尿病——1型和2型糖尿病，它们都以高血糖为特征，但是有不同的病因和治疗方法。直到现在，要对这两种糖尿病做出区别，需要一个缓慢而昂贵的测试，而且只有在复杂的医疗保健设施才能实现。

儿科内分泌学助理教授Brian Feldman博士是本文的资深作者，也是斯坦福大学Lucile Packard儿童医院的儿科内分泌学家，他指出：“用这种新的检测方法，我们希望不仅能够更有效和更广泛地诊断糖尿病，而且也能够更好地了解糖尿病——自然史和新疗法如何影响人体。”

1型糖尿病（T1D）是一种自身免疫性疾病，而2型糖尿病（T2D）则起因于胰岛素抗性和β细胞功能障碍。以前，这两种疾病的发病很容易辨认，1型糖尿病几乎只在儿童中被诊断，而2型糖尿病几乎总是发生在中年、超重的成年人中。因为这个区别很明显，因此，研究人员通常认为没必要对糖尿病的类型进行实验室确认，而且往往因为检测的费用和难度而避免进行确认。现在，由于儿童肥胖的流行，大约四分之一新诊断的2型糖尿病患者为儿童。而且，原因不明，越来越多的新诊断1型糖尿病患者为成年人。1型糖尿病的延误诊断会导致严重的疾病或死亡，因此对1型糖尿病的快速诊断，对于新兴疗法的疗效至关重要。

1型糖尿病是由不适当的免疫系统对健康组织的攻击而引起的一种自身免疫性疾病。因此，患者的身体停止制造胰岛素（在糖加工过程中起关键作用的一种激素）。这种疾病开始时，一个人自身的抗体会攻击胰腺中的胰岛素产生细胞。自身抗体存在于1型糖尿病患者中，而2型糖尿病患者则没有，诊断测试就是利用这一点来区分他们。

越来越多的证据表明，对1型糖尿病的快速检测和积极新疗法，可使患者长期受益，可能阻止对胰腺的自身免疫攻击，并保持身体一些制造胰岛素的能力。

老的、缓慢的检测方法，利用放射性材料检测自身抗体，需要花费几天的时间，只能由训练有素的实验室人员完成，每名患者需要花费几百美元。相反，该微芯片没有任何放射性，可在几分钟之内产生结果，只需最少的培训就可以使用。每个芯片，预计成本约20美元，可用于超过15次的检测。与老的检测方法相比，该芯片所使用的血容量也更小；不需要实验室抽血，可用手指采血。

该微芯片依赖一种基于荧光的方法来检测抗体。研究小组的创新之处在于，形成每个芯片底座的玻璃板，覆盖有大量纳米粒大小的黄金“岛”，这加剧了荧光信号，使抗体检测更加可靠。研究人员利用来自新诊断为糖尿病的患者和非糖尿病患者的血样，验证了这种检测方法。两组受试者的血液分别进行了老的检测方法和芯片检测方法。

除了新的糖尿病患者之外，有1型糖尿病发展风险的人，例如患者的近亲属，也可以从这种检测方法受益，因为它能让医生在这些人表现出症状之前，迅速而廉价地跟踪他们的自身抗体水平。因为这种方法很便宜，所以也允许在一个大的群体中首次进行糖尿病自身抗体的广泛筛查。

Feldman称：“自身抗体真的是一个水晶球。即使你还没有得糖尿病，但是，如果你血液中有一个糖尿病相关的自身抗体，你就有重大风险；具有多种自身抗体的话，风险就超过90%。”

1型糖尿病患者Scott Gualdoni和他9岁的女儿Mia，对这项新的诊断检测技术感到兴奋。Gualdoni在2011年41岁的时候被诊断为糖尿病。因为他的年龄，他的初级护理医师开始把他当2型糖尿病治疗，而没有进行自身抗体检测。

几个月后，Gualdoni要求医生给他做一个抗体检测。他说：“我只是觉得有些不对劲。”他的怀疑被证实了：他患的是1型糖尿病。

他说：“医生可能不会认为成年人会患上迟发性1型糖尿病。我成了漏网之鱼。”他渴望看到微芯片测试的应用，因为在医生的办公室，使用这种廉价的手持式检测技术，可以纠正他几个月不正确的治疗方法。他说：“如果你不正确地治疗疾病，你真的就是在损害你的身体。”

这种检测技术也对Mia带来希望，在参加TrialNet（一项全国范围的研究，跟踪与1型糖尿病相关的亲属，监控他们的风险）时，她的血液中被发现含有5种糖尿病自身抗体。

Feldman说：“这种新技术，有很大的潜力在患病之前发现有风险的人，并通过较早开始治疗，预防糖尿病及其并发症。但是老的检测方法，因为非常的昂贵和耗时，对这一切望而却步。”

斯坦福大学和研究人员已经申请微芯片的专利，研究人员也正在启动一个创业公司，帮助获得FDA批准的方法，并将其推向市场，无论是在美国，还是在世界上其他地区。Feldman表示：“我希望这项技术能满足全球的需要。”

（生物通：王英）

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生物通推荐原文摘要：
A plasmonic chip for biomarker discovery and diagnosis of type 1 diabetes
Abstract：Type 1 diabetes (T1D) is an autoimmune disease, whereas type 2 diabetes (T2D) results from insulin resistance and beta cell dysfunction. Previously, the onset of these two separate diseases was easily distinguished, with children being most at risk for T1D and T2D occurring in overweight adults. However, the dramatic rise in obesity, coupled with the notable increase in T1D, has created a large overlap in these previously discrete patient populations. Delayed diagnosis of T1D can result in severe illness or death, and rapid diagnosis of T1D is critical for the efficacy of emerging therapies. However, attempts to apply next-generation platforms have been unsuccessful for detecting diabetes biomarkers. Here we describe the development of a plasmonic gold chip for near-infrared fluorescence–enhanced (NIR-FE) detection of islet cell–targeting autoantibodies. We demonstrate that this platform has high sensitivity and specificity for the diagnosis of T1D and can be used to discover previously unknown biomarkers of T1D.